这些年我们追过的台风
进入七月，我们便经常能听见“台风预警”的消息。对于西北太平洋上的台风来说，行踪受到密切关注的待遇，它们早就习以为常了。一出生便自带主角光环的台风，从生成到消亡，所有的行踪动态都被气象人时时刻刻记录着。
关于2020年3号台风“森拉克”的路径强度信息（图片来源：中央气象台·台风网）
台风虽轰轰烈烈地来，但生命史平均不过几日光影，为何“一举一动”都要被记录在册？不仅如此，气象人还会带着精细而坚固的测量仪器主动出击，只为全方位、近距离地捕捉它们的踪迹。
台风“行程”数据年鉴——你来过，我记得
我国有修史编制的传统，因而在不少古籍的文字记载中都能看到台风的身影，但系统全面的台风数据记录是从近代以来才得以逐步发展、完善。曾被誉为远东气象第一台的上海徐家汇观象台建于1872年，它不仅拉响了1879年7月31日发布的中国第一个台风警报，还对我国早期台风资料的整理和汇编做出了巨大贡献。
18世纪到19世纪，气压表、温度表等气象仪器随西方传教士传入中国。在西方传教士的筹划推动下，徐家汇观象台开始进行逐日定时的气象观测（主要观测气压、温度、风速等气象要素）。1920年，时任徐家汇观象台台长的劳积勋(Aloysius Froc)整编了《620个台风路径图(1893－1918)》图集，该图集收录了25年中所观测到的620个台风和1264个低压的资料。
1910年上海徐家汇观象台观测场中的测云架、测量水蒸气亭、雨量器（图片来源：中国气象局）
劳积勋著《620个台风路径图(1893–1918)》（图片来源：雷小途《中国台风科研业务百年发展历程概述》）
在此之后，对台风资料的收集和整理成为中国台风专家和沿海气象部门十分重视的工作。1972年后，每年都会整编出版一册《西北太平洋台风年鉴》（1989年后改名为《西北太平洋热带气旋年鉴》），延续至今，从未间断。2007年起，中国气象局发布的“热带气旋最佳路径数据集”实现了公众在线共享，方便研究人员获取历年台风数据以开展相关研究工作。
（a）上海台风研究所整编的系列《台风年鉴》及（b）《西北太平洋热带气旋气候图集(1981–2010)》（图片来源：雷小途《中国台风科研业务百年发展历程概述》）
随着观测能力的提高，气象观测结构布局逐步完善，更多不同形式的台风观测数据被收录于台风数据记录中，如水汽观测、红外卫星图像、500百帕位势高度场等。来自中国气象局的热带气旋数据库是目前唯一一个涵盖西北太平洋地区的多源、多时间尺度、多空间尺度的综合性热带气旋数据库。关于该数据库的详细描述文章已于2021年1月在《大气科学进展》杂志上发表，以方便国内外学者的研究使用。
正是因为具备这样坚实的数据基础，我们才能通过统计历年的台风数据，对台风从哪来，往哪去有大致的把握，也才能进一步了解台风，解开其风场变化莫测的原因，从而预估其致灾影响的范围和程度，最终为政府部门做好防台减灾规划提供有力的数据支撑。
1949-2017年西北太平洋台风统计数据(图片来源：https://h5.thepaper.cn/html/interactive/2017/typhoon/index.html)
相对早期而言，台风的观测数据逐步丰富、不断完善。但囿于目前有限的观测能力，台风观测的时空精度和准确性仍有待提高。没有深入全面的观测数据，我们就无法真正认识台风。有时候，还需要近距离观察，才能有更为全面地了解，国人的“追风”之举也由此产生。面对体态庞大的台风，气象人又是如何主动出击“追逐捕捉”台风的呢？
空天海立体综合观测——从不同角度了解你
我们无法阻止巨大台风前行的脚步，但基于实时观测数据的准确台风预报，能够极大地降低人民财产损失。而完备的观测系统则是提高预报准确性的前提。
2020年，中国气象局气象探测中心联合12家单位，在我国台风频发的南海区域布置了一套空天海立体综合观测系统，首次开展了基于高空大型无人机为主的海洋综合观测试验——“海燕计划”，目标就是为了多角度、全方位地捕捉过境台风的行踪变化。
空天海立体综合观测系统示意图（图片来源：《大气科学进展》封面故事）
在这一试验中，研究人员使用“翼龙-10”大型无人机携带自主研发的下投探空系统和毫米波雷达，并在试验海域布设了1艘太阳能无人艇和2个漂流浮标，以及在三沙气象站布设了智能往返平飘探空系统。
实验中使用的翼龙-10无人机，无人机机翼下方是下投式探空系统（图片来源：《大气科学进展》封面故事）
该立体综合观测系统于2020年7月31日至8月2日首次对光临我国的台风“森拉克”的发生发展过程进行了全程观测，不同设备在观测中都各显神通：智能平漂探空系统在台风过境前期释放了8次返式智能探空；无人机成功执行对台风“森拉克”外围云系“CT式立体扫描”的任务；海面上的无人艇和漂流浮标则全程观测了台风“森拉克”低层气压、风速的变化。
这些实时观测数据对台风“森拉克”位置和强度的确定发挥了重要作用。此次“海燕计划”的成功试验也对分析台风结构、台风对我国南海的影响，以及未来无人机气象观测业务的建立而言，都具有里程碑式的意义。
无人艇的台风观测数据（2020年7月28日至2020年8月2日）
太阳能气象探测无人艇：
我的目标是走进你的心
与风雨大作的台风风场不同的是，台风眼区内是一脉风平浪静的祥和景象。这是因为台风眼是一块晴朗无云的下沉气流区。穿越台风眼的观测是全球目前为止最先进，最有效的观测台风方法。但蛮横的台风令四周的海水“沸腾”，环绕台风眼区的眼墙更是狂风暴雨最为猛烈的地方，要想进入台风中心，只能主动出击。
在南海的空天海立体综合观测系统对台风“森拉克”进行观测的过程中，由中国科学院大气物理研究所自主研发的半潜式太阳能气象探测无人艇主动航行至台风“森拉克”的路径上，并成功穿过台风“森拉克”的眼区，其离台风气压中心的最近距离仅为2.4km，这是国际上首次利用太阳能无人艇主动接近并探测到台风中心。（点击此处了解更多有关无人艇的知识 ）
2020年6月，无人艇在海南岛潭门132港附近海域进行海试
（图片来源：Chen Hongbin et al. IAP’s solar-powered unmanned surface vehicle actively passes through the center of Typhoon Sinlaku.）
不同于传统的海洋浮标只能在固定位置上进行数据监测，这艘名为“海洋气象观测者-3”的无人艇就像一位在台风中奔跑的勇士，它勇往直前，在恶劣的海洋环境下主动接近，探测台风的中心。无人艇能够随机应变地航行，主动获取最优位置的实时观测数据，从而监测台风过境时海面各要素的详细变化过程，为台风预报研究提供了传统观测手段无法获得的数据支撑。
2020年7月22日至8月04日，太阳能无人艇在海上台风观测实验中的轨迹图，黄线、红线、白线分别表示无人艇路径、无人机路径以及台风“森拉克”路径。
（图片来源：Chen Hongbin et al. IAP’s solar-powered unmanned surface vehicle actively passes through the center of Typhoon Sinlaku.）
无论是来自大型无人机还是太阳能无人艇的观测数据，最终都会进行通过整理汇编，记录于台风数据库中，从而进一步丰富和发展已有的数据基础。做好对每一个台风的观测，都有助于加深我们对这个变化莫测的天气系统的认识与了解。也只有在真实可靠的收据基础上，我们才能最大程度地做好未雨绸缪的防灾工作。追逐台风，气象人永远在路上。
参考文献：
[1] 雷小途, 2020. 中国台风科研业务百年发展历程概述[J]. 中国科学:地球科学, 50(3): 321-338, https://doi.org/10.1360/N072018-00176.
[2] Chen. H. B., and Coauthors, 2021: IAP’s solar-powered unmanned surface vehicle actively passes through the center of Typhoon Sinlaku (2020). Adv. Atmos. Sci. , 38(4), 538−545, https://doi.org/10.1007/s00376-021-1006-1.
[3] Lu, X. Q., H. Yu, M. Ying, B. K. Zhao, S. Zhang, L. M. Lin, L. N. Bai, and R. J. Wan, 2021: Western North Pacific tropical cyclone database created by the China Meteorological Administration. Adv. Atmos. Sci. , 38(4), 690−699, https://doi.org/10.1007/s00376-020-0211-7.
[4] Zhang, X. F., and Coauthors, 2021: Comprehensive marine observing experiment based on high-altitude large Unmanned Aerial Vehicle (South China Sea Experiment 2020 of the “Petrel Project”). Adv. Atmos. Sci. , 38(4), 531−537, https://doi.org/10.1007/s00376-020-0314-1.
[5] http://www.cma.gov.cn/2011xzt/2017zt/20170525/2017052505/201705/t20170524_414668.html
[6] https://mp.weixin.qq.com/s/w3DMME0g4f9aiZwWROoKKw
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